东南大学《航天器结构动力学》2023-2024学年第一学期期末试卷

自觉遵守考场纪律如考试作弊此答卷无效密自觉遵守考场纪律如考试作弊此答卷无效密封线第1页，共3页东南大学《航天器结构动力学》

2023-2024学年第一学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______题号一二三四总分得分一、单选题（本大题共15个小题，每小题2分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、航空发动机是飞行器的核心部件之一。以下关于航空发动机类型和特点的叙述，错误的是：（）A.涡轮喷气发动机适用于高速飞行，但燃油效率在低速时较低B.涡轮风扇发动机在亚音速飞行时具有较好的燃油经济性和推力C.涡轮螺旋桨发动机适用于低速飞行，其功率主要来自螺旋桨D.冲压发动机在低速时就能高效工作，常用于各类飞行器的起飞阶段2、在航空航天工程中，空气动力学是研究飞行器与空气相互作用的学科。对于高速飞行器，激波的产生会对其性能产生显著影响。假设一架超音速飞机在飞行中遇到了激波阻力增大的问题。以下关于可能原因的分析中，错误的是：可能是飞机的外形设计不合理，导致激波强度增加。飞行速度超过了设计的最大超音速速度。大气条件的变化，如温度和湿度的改变，影响了激波的形成。那么，以下哪种情况最不可能导致激波阻力增大？（）A.飞机的表面粗糙度增加B.飞机的机翼后掠角减小C.飞机的发动机推力减小D.飞机的飞行高度降低3、在航空航天领域，飞行器的飞行控制是一个关键问题。以下关于飞行控制系统的描述，错误的是：（）A.飞行控制系统能够稳定飞行器的姿态和轨迹，确保飞行安全B.现代飞行控制系统通常采用计算机技术和传感器来实现精确控制C.飞行控制系统只在飞行器起飞和降落阶段发挥作用，在巡航阶段作用不大D.飞行控制系统需要不断根据飞行条件和任务需求进行调整和优化4、航空发动机的压气机叶片在工作中会受到离心力、气动力和振动等多种载荷的作用。为了提高压气机叶片的强度和可靠性，可以采用：（）A.优化叶片的形状B.采用新型材料制造叶片C.在叶片表面进行强化处理D.以上方法综合使用5、在航空航天材料的选择中，关于钛合金和铝合金的性能特点及应用范围，以下描述恰当的是：（）A.钛合金具有高强度、高耐热性和良好的耐腐蚀性，但价格昂贵，主要用于航空发动机的关键部件；铝合金密度小，强度适中，价格较低，广泛应用于飞机机身和机翼结构B.钛合金和铝合金在强度、耐热性和耐腐蚀性方面性能相似，因此在航空航天领域的应用可以相互替代C.钛合金由于其重量大、加工难度高，在航空航天领域的应用逐渐减少；铝合金则由于性能有限，只适用于一些次要结构D.钛合金主要用于制造飞机的内饰和非承力部件，铝合金则用于制造发动机叶片等高负荷部件6、航天器的热控制是保证其正常工作的重要环节。关于航天器热控制的方法，以下错误的是：（）A.使用热辐射涂层可以调节航天器表面的辐射散热能力B.安装热管可以将热量从高温区域传递到低温区域C.采用隔热材料可以阻止热量的传递，保持内部温度稳定D.航天器在太空中不需要考虑太阳辐射的影响，只需要控制内部设备的发热7、在火箭推进技术中，燃料的选择至关重要。以下关于液体燃料和固体燃料的比较，错误的是：（）A.液体燃料可以通过调节流量来控制推力大小，易于实现推力调节B.固体燃料的储存和使用相对简单，不需要复杂的供应系统C.液体燃料的能量密度通常高于固体燃料，能够提供更大的推力D.固体燃料一旦点火就无法停止，而液体燃料可以随时停止燃烧8、航空航天工程中的可靠性设计对于确保飞行器和航天器的安全运行至关重要。假设一个关键的航空航天部件需要极高的可靠性。以下关于可靠性设计方法和策略的描述，哪一项是有效的？（）A.不进行故障模式和影响分析，依靠经验设计B.采用冗余设计和容错技术，提高系统的可靠性C.只关注部件的性能，不考虑其可靠性和可维护性D.可靠性设计对成本和重量的影响可以忽略不计9、在航空发动机的压气机设计中，需要提高压气机的效率和稳定性。假设正在优化一款压气机的设计。以下关于压气机设计参数和改进措施的描述，哪一项是正确的？（）A.增加压气机的级数可以无限提高压比，不需要考虑其他因素B.减小叶片的弦长可以提高压气机效率，但会降低其稳定性C.采用先进的叶型设计可以同时提高压气机的效率和稳定性D.压气机的进口气流速度对其性能没有影响，不需要进行控制10、航空电子系统是现代飞行器的重要组成部分。以下关于航空电子系统的描述，错误的是：（）A.航空电子系统包括通信、导航、雷达等多个子系统B.先进的航空电子系统能够提高飞行器的飞行效率和安全性C.航空电子系统的发展趋势是集成化、智能化和数字化D.航空电子系统一旦安装完成，就不需要进行升级和维护11、太空环境对宇航员的身体健康会产生多种影响，例如微重力会导致宇航员的骨骼和肌肉萎缩、心血管功能下降等。为了减轻这些影响，宇航员在太空任务期间需要进行特殊的锻炼和防护措施。以下哪种锻炼方式对于预防骨骼和肌肉萎缩效果最为明显？（）A.有氧运动B.力量训练C.柔韧性训练D.平衡训练12、航空航天领域的材料疲劳问题是影响飞行器结构寿命的重要因素。材料在循环载荷作用下会逐渐产生裂纹并扩展，最终导致结构失效。那么，以下哪种方法可以有效检测材料的疲劳裂纹？（）A.超声波检测B.射线检测C.磁粉检测D.以上都可以13、航空发动机的燃烧过程对其性能和效率有着重要影响。燃烧室内的燃料与空气混合、燃烧，产生高温高压气体。假设在某型发动机的燃烧过程中，出现了燃烧不稳定的现象。以下关于可能原因的分析中，错误的是：可能是燃料喷射不均匀，导致局部燃料过浓或过稀。燃烧室内的气流速度和压力分布不合理，影响了燃烧的稳定性。燃料的化学性质发生变化，燃烧特性改变。那么，以下哪种情况最不可能导致燃烧不稳定？（）A.燃烧室的材料老化B.进气温度的突然变化C.燃油滤清器堵塞D.燃烧室内有异物进入14、航天器的姿态控制对于其正常运行和完成任务至关重要。以下关于航天器姿态控制的描述，错误的是：（）A.航天器姿态控制可以通过喷气推进、动量轮等方式实现B.精确的姿态控制能够保证航天器上的仪器设备对准目标，进行有效观测和通信C.航天器在太空中不受外界干扰，姿态可以长期保持稳定，无需频繁控制D.姿态控制系统的设计需要考虑航天器的质量分布、转动惯量等因素15、在航天任务的轨道规划中，需要考虑多种约束条件。假设要执行一次月球探测任务。以下关于轨道规划的考虑和策略的描述，哪一个是正确的？（）A.直接发射到月球轨道是最节省燃料的方式，不需要考虑中间过程B.可以利用地球和月球的引力场进行借力飞行，节省燃料和时间C.月球探测任务的轨道不需要考虑返回地球的路线，只关注去程D.轨道规划只需要考虑飞行器的初始速度和位置，其他因素不重要二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）详细说明航空航天领域中的飞行器结构损伤检测技术，如无损检测技术，讨论如何及时发现结构中的损伤。2、（本题5分）全面剖析卫星导航系统中的误差修正方法，包括卫星时钟误差修正、电离层延迟修正、对流层延迟修正等，解释如何通过差分定位技术提高导航精度。3、（本题5分）深入探讨航空航天中的故障诊断与容错控制技术，包括基于模型的诊断方法、基于数据驱动的诊断方法和容错控制策略，分析故障诊断与容错控制技术在提高系统可靠性和可用性方面的作用。三、论述题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）全面论述飞机的飞行操纵系统，包括机械操纵、液压操纵和电传操纵的原理、特点和发展历程，以及操纵系统的可靠性设计。2、（本题5分）详细论述航空发动机的维修与维护技术，包括定期检修、故障诊断、零部件更换和发动机翻新等方面。研究维修技术的发展趋势，如基于状态的维修、预测性维修和智能维修，分析维修成本和维修周期对航空运营的影响，以及如何提高发动机的可维修性和维修质量。3、（本题5分）全面论述飞机的失速现象，包括失速的机理、特征和危害，以及预防飞机失速的措施和飞行操作技巧。4、（本题5分）深入探讨航空航天中的数值模拟方法（如CFD、FEA等）在飞行器设计中的应用，包括模型建立、算法选择、边界条件设置等。分析数值模拟结果的准确性和可靠性验证方法，以及如何结合试验数据进行优化设计。研究数值模拟在空气动力学、结构力学、热学等多学科领域的协同仿真中的作用和发展趋势。5、（本题5分）太空探索中的空间碎片问题对航天器的安全构成严重威胁。请详细论述空间碎片的产生来源、分布特征和危害程度，研究空间碎片监测、预警和防护技术，分析国际合作在空间碎片治理中的重要性和现有机制的有效性，以及未来减少空间碎片产生和清除空间碎片的技术途径和发展策略。四、案例分析题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）一家航空航天企业正在研制一种新型的电动飞机，面临着电池能量密度、充电时间、电机效率等技术瓶颈。请分析解决这些技术瓶颈的可能途径，探讨电动飞机的发展趋势和市场前景，以及在推广应用中可能面临的政策和基础设施方